CN103369728A - 一种路由器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路由器，该路由器包括壳体以及位于壳体内的带有元器件的电路板、包括辐射部的天线和信号传输线，还包括支架，支架的第一端固定辐射部电磁隔离于元器件，信号传输线两端分别连接电路板和辐射部。本发明的路由器在设计时即考虑并排除了各部件工作时对天线工作的电磁干扰，省去了在设计天线时需要考虑的干扰问题，使天线设计时更多的倾向于天线本身的性能，提升了天线的设计效率；同时，各部件与天线都位于同一壳体内，保持路由器具有良好的外观形象。

Description

一种路由器

技术领域

本发明属于通信设备领域，具体涉及一种路由器。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，无线通讯设备有了越来越高的要求，为了满足通讯的要求，现有的各种无线路由器基本上采用外置天线，极大限制产品的工业设计和机构设计发挥的余力，而且外置天线还需要设计适应的阻抗匹配连接器及机构模组，这些连接器及机构模组几乎占了整个天线百分之九十以上的成本，所以整个天线成本上升促使整个无线路由器价格的上升。

有时候路由器限于天线的数据处理需要设置多根天线，多根天线在路由器的壳体外设置不仅影响到路由器的外观，还会由于天线独立的突出于壳体而造成空间的浪费，这些给人们造成极大地不方便。

天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。天线的安装不仅需要考虑天线本身的形状，还需要更多的考虑天线所在的装置在工作时产生的电磁辐射，特别是中央处理器的高频工作产生了电磁辐射，这会对天线接收和发送信号造成不良的影响，甚至会因此造成天线无法正常工作，因此，在电子系统中天线的放置是需要花费很多时间考虑和验证。

现有天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。在一些更为复杂的电子系统中，需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。因而，天线的功能、大小成为无线路由器缩小体积、降低成本的技术瓶颈。

发明内容

为了解决现有路由器中存在的问题，本发明提供了一种路由器，该路由器通过结构设计在保持路由器功能的前提下，改变了传统路由器的设计中面临的问题，同时实现天线内置，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种路由器，包括壳体以及位于所述壳体内的带有元器件的电路板、包括辐射部的天线和信号传输线，还包括支架，所述支架的第一端固定所述辐射部电磁隔离于所述元器件，所述信号传输线两端分别连接所述电路板和所述辐射部。

进一步地，所述辐射部包括若干辐射单元，所述支架对应所述辐射单元数目，所述辐射单元一一分别固定于所述支架第一端。

进一步地，所述支架第二端固定于所述壳体上或所述电路板上。

进一步地，所述辐射部包括若干辐射单元，所述支架第一端包括一平台，所述辐射单元安装于所述平台。

进一步地，所述平台包括置于所述平台上的隔离件，所述隔离件包括至少置于一相邻所述辐射单元间的一隔离片。

进一步地，所述平台呈圆盘状，所述辐射单元角度阵列的分布在所述平台上。

进一步地，所述平台包括置于所述平台上的隔离件，所述隔离件包括至少置于一相邻所述辐射单元间的一隔离片。

进一步地，所述隔离片在所述平台上的投影在所述平台的半径上且经过所述平台的圆心。

进一步地，所述电路板上设置有控制所述辐射部工作或者不工作的开关单元。

进一步地，所述开关单元控制所述辐射单元工作或者不工作。

本发明的路由器在设计时即考虑并排除了各部件工作时对天线工作的电磁干扰，省去了在设计天线时需要考虑的干扰问题，使天线设计时更多的倾向于天线本身的性能，提升了天线的设计效率；同时，各部件与天线都位于同一壳体内，保持路由器具有良好的外观形象。

附图说明

图1是本发明路由器实施例1的模块示意图；

图2是本发明路由器实施例2的结构示意图；

图3是本发明路由器实施例3的结构示意图；

图4是本发明路由器实施例4中辐射单元排布的结构示意图；

图5是本发明路由器实施例5的结构示意图；

图6是本发明路由器中辐射单元的一种结构示意图；

图7是图6所示辐射单元S参数图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法。过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

本发明中路由器的电路板上的元器件组成各个工作模块，这些模块与现有无线路由器中使用的一致，本发明没有描述到的模块应理解为本发明已具有了无线路由器工作所必须的模块，这些模块包括但不限于信号处理模块、控制模块、电源模块、网络接口、路由器开关模块。

本发明中所述的天线为路由器的信号收发装置，该天线包括辐射部，辐射部通过辐射单元收发信号；辐射部是处于同一第二空间中的辐射单元的总和，而天线则是路由器中所有第二空间中的辐射部的总和，在有些实施例中，天线只包括一个辐射部，辐射部只包括一个辐射单元，此时，天线实质上就是辐射单元。

参见图1所示为本发明路由器的实施例1的结构示意图，该路由器包括壳体1、底座2、电路板3、支架4、辐射单元61和信号传输线66，壳体1上设置了供网线、电源线等穿过的线孔11，电路板3上设置了路由器的各个元器件；支架4一端固定辐射单元61，另一端安装在电路板3上使电路板3与辐射单元61间隔出一段距离。

参见图2所示为本发明路由器的实施例2的结构示意图，该实施例中路由器结构与图2所示的实施例基本相同，只是位于第二空间b的辐射部包括了3个辐射单元61，3个辐射单元61分别通过支架4固定，支架4可以设置在电路板3上，也可以穿过电路板3固定在底座2上，或者直接固定在电路板3在底座2上覆盖的区域之外的地方；3个辐射单元61以品字形排布在壳体1内，可以通过电路板3上的开关单元控制各个辐射单元3的工作。

图3所示为本发明路由器的实施例3的结构示意图，该路由器同样包括了壳体1、底座2、电路板3、支架4、五个辐射单元61、信号传输线66和开关单元(图中未示出)。支架4设置了平台41、支撑杆42和隔离件43，该平台41呈圆盘状，该平台41上固定着五个插槽(图中未标出)，插槽中插接了辐射单元61，支撑杆42固定在电路板3上，并支撑平台41，隔离件43包括了三个隔离片431，该三个隔离片431相交于平台41的轴线，这三个隔离片431在平台41上的投影在平台41的半径上，这三个隔离片431将五个辐射单元61隔离成二二一的样式，开关单元控制每个辐射单元61是否工作，获取所需的工作状态。

图4所示为本发明路由器的实施例4的辐射单元61排布的结构示意图，该实施例中的路由器结构与实施例3的相同，只是辐射单元61的设置做了改变。该实施例中，平台41同样呈圆盘状，其上设置了三个辐射单元61，这三个辐射单元61在平台41上角度阵列的排布，即当平台上设置n个辐射单元时，每个辐射单元的位置经过360°/n角度的旋转与相邻的辐射单元的位置重合。本实施例中平台上还设置了隔离件43，该隔离件43包括三个隔离片431，这三个隔离片431分别位于相邻的辐射单元61之间。同样的，开关单元控制每个辐射单元61是否工作，获取所需的工作状态。

图5所示为本发明路由器的实施例5的结构示意图，该路由器包括了壳体1、底座2、电路板3、支架4、辐射单元61和信号传输线66，与前述实施例不同的是支架4设置在壳体1上，该支架4和壳体1可同时成型，辐射单元61安装在支架4预设的安装台上。

本发明中所称的电磁隔离可按如下方式解释、实现。天线与电路板产生足够的距离使各个元器件的工作不致影响到天线的工作，这个距离可在对电路板工作时产生的电磁辐射进行测量后，再结合天线工作产生的电磁场确定，只要使电路板产生的电磁辐射不对天线正常工作造成干扰即可，即为本发明中所述的电磁隔离。

图6所示为为本发明辐射单元61一种实施方式的结构示意图。

该辐射单元为超材料天线单元，是基于人工电磁材料技术设计而成，人工电磁材料是指将金属片镂刻成特定形状的拓扑金属结构，并将所述特定形状的拓扑金属结构设置于一定介电常数和磁导率基材上而加工制造的等效特种电磁材料，其性能参数主要取决于其亚波长的特定形状的拓扑金属结构。在谐振频段，人工电磁材料通常体现出高度的色散特性，换言之，辐射单元的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。因而可采用人工电磁材料技术对上述辐射单元的基本特性进行改造，使得金属结构与其依附的介质基板等效地组成了一个高度色散的特种电磁材料，从而实现辐射特性丰富的新型辐射单元。

本发明的辐射单元61包括包括介质基板617以及设置在介质基板617上的馈电点615、与该馈电点615相连接的馈线614、平面板状的金属结构616和接地单元618。其中，馈线614与金属结构616相互耦合；金属结构616是金属片经镂刻出槽拓扑结构6161而成，镂刻时去除槽拓扑结构6161对应的材料，剩余的金属片即为金属结构616，在镂刻出槽拓扑结构6161后，金属片上呈现出包括在金属结构616内的金属走线6162；槽拓扑结构6161中相邻槽的间距即为金属走线6162的宽度，槽拓扑结构6161的槽宽与金属走线6162的宽度相等，接地单元618对称地分布所述馈电点615两侧；介质基板617可由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成，优选地，由高分子材料制成，具体地可以是FR-4、F4B等高分子材料。

在本实施例中，金属结构616为轴对称的平面板状。其中金属结构616为铜或银材料制成。优选为铜，价格低廉，导电性能好。为了实现更好阻抗匹配，金属结构616也可为铜和银组合。

本实施例利用人工电磁材料的特性，采用在金属片上镂刻成金属结构的方式，使得金属结构及与金属结构所依附的介质基板共同组成一个等效介电常数按照洛仑兹材料谐振模型色散的电磁材料，从而设计出多谐振频段的辐射单元。

如图7所示为本发明图6所示辐射单元的S参数仿真图，该图示出了该辐射单元在2.4GHz和5.8018GHz分别具有-15.426dB和-19.184dB的损耗，在2.4GHz-2.49GHz和5.72GHz-5.85GHz频率段内均具有-10dB以下的损耗，表明该辐射单元能够单独在2.4GHz-2.49GHz或5.72GHz-5.85GHz频率段内工作，也可以同时在2.4GHz-2.49GHz和5.72GHz-5.85GHz频率段内工作，并且满足无线路由器中对辐射单元的要求。

上面结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种路由器，包括壳体以及位于所述壳体内的带有元器件的电路板、包括辐射部的天线和信号传输线，其特征在于，还包括支架，所述支架的第一端固定所述辐射部电磁隔离于所述元器件，所述信号传输线两端分别连接所述电路板和所述辐射部。

2.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述辐射部包括若干辐射单元，所述支架对应所述辐射单元数目，所述辐射单元一一分别固定于所述支架第一端。

3.根据权利要求1或2所述的路由器，其特征在于，所述支架第二端固定于所述壳体上或所述电路板上。

4.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述辐射部包括若干辐射单元，所述支架第一端包括一平台，所述辐射单元安装于所述平台。

5.根据权利要求4所述的路由器，其特征在于，所述平台包括置于所述平台上的隔离件，所述隔离件包括至少置于一相邻所述辐射单元间的一隔离片。

6.根据权利要求4所述的路由器，其特征在于，所述平台呈圆盘状，所述辐射单元角度阵列的分布在所述平台上。

7.根据权利要求6所述的路由器，其特征在于，所述平台包括置于所述平台上的隔离件，所述隔离件包括至少置于一相邻所述辐射单元间的一隔离片。

8.根据权利要求7所述的路由器，其特征在于，所述隔离片在所述平台上的投影在所述平台的半径上且经过所述平台的圆心。

9.根据权利要求4-8任一项所述的路由器，其特征在于，所述电路板上设置有控制所述辐射部工作或者不工作的开关单元。

10.根据权利要求9所述的路由器，其特征在于，所述开关单元控制所述辐射单元工作或者不工作。

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